安全運転する人は分かる4スト2スト、空冷水冷

自動車に使われ続けているエンジンは 言わずと知れたレシプロエンジン (1886年ベンツからかな)。

モータリゼーション炎上の 1970年 頃から

憧れの大衆車にも、4ストロークサイクル4気筒で水冷式の静かなエンジンが搭載されるようになり 2ストロークエンジンはあっという間に姿を消した。

クルマに求められる特性から、4ストロークサイクルエンジンと 2ストロークサイクルエンジンの違いを見る。

[ レシプロエンジンの機構の概略 ]ー後述を参照してね。

4ストロークサイクルエンジンとは

シリンダ内の ピストンが2往復する(4ストローク)間に、1ストロークのみクランクシャフトを押して回す作用(通称爆発)でクランクシャフトが2回転をするシステムのエンジンである、燃料はガソリン、軽油、重油、まれに灯油を使う。

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これまでのレシプロエンジンは、4ストローク式でも、空冷式のエンジンで音(正しくは冷却ファンの音)が大きく、片や 2気筒エンジンは振動が大きく、2ストロークサイクルのエンジンは振動が不快でかつ潤滑油の燃えかけた、いわゆる油臭さが長時間の自動車運転を続けられなく思わせていた。

2ストロークサイクルエンジンとは
4ストと同じくシリンダー内にピストンがあり、ピストンが1往復(2ストローク)する間に、1ストロークがクランクシャフトを押しクランクシャフトを1回転させるシステムのレシプロエンジンである。 部品の数が少なくかつ高トルク、高速回転出来て重量又は排気量当りの出力を大きく出せる特徴がある。燃料はガソリン、軽油、超大型(舶用)では重油。小型で身近では、草刈り機のエンジンがある。

しかしながら、排気ガスの制御ができない、排気音が大きい等のデメリットから乗用車には使われなくなった。  ただ、バイク用には特徴を生かし使われ続けている、付け加えるとホンダのスーパーカブは50ccでも4ストであるよ。

自動車用空冷式エンジン
空冷式レシプロエンジンは燃料のエネルギーを機械エネルギーに変換するシリンダー/ピストンが、壁一枚のために、爆発音が外に漏れやすい。水冷式はその外側にウオータージャケットで囲っているので、少し静かにできる。 エンジン重量(近年は質量)の面では軽く出来る、冷却ファンのみである。水冷式は冷却ジャケット+冷却用ラジエター+冷却水と 全体に質量がかさむので、高価なガソリンの消費が少ない小出力エンジンには可哀そうなシステムである。

それでも 空冷式エンジンはポルシェがスポーツカー(大出力エンジン搭載)として頭角を表して来ていた。
大衆車(小出力エンジン搭載)の先駆けとして闊歩するビートルも、空冷式エンジンが自動車運転に使えることを体現していた。
2ストロークサイクルのエンジンは富士重工業の?スバル360が2気筒エンジンながらかなりの人気を集めていた、ちなみにこちらも空冷式小出力エンジン。

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自動車に託す夢の変化
他方 日本では、道路整備が猛烈な勢いで進んで行き、(高速道路の新設.延長、街中道路の拡幅、道路舗装の進展)自動車も相応しい車が求められるようになった。

自動車用水冷式エンジン
水冷式エンジンを搭載した自動車の普及(静かさと出力増加)、さらには4気筒あるいは6気筒の振動を激減させたレシプロエンジンを搭載した自動車運転にマッチしたクルマの圧倒的増殖。 独国の有名なカーメーカーPo社は 世界中でも最後まで空冷エンジンにこだわり アイデンテイテイを通していたが やはり 水冷式エンジンを搭載してきた。

[ レシプロエンジンの機構の概略 ]
燃料=パワーのみなもと
ガソリンなどの燃料を、円筒状のシリンダの中で爆発(燃料と空気の混合ガスの爆発)させて回転力に変え、タイヤなどを回転させる、内燃機関である。 着火は電気火花。燃料をシリンダに送り込むにはキャブレター、プランジャーから、空気は吸気バルブ(シリンダ端部)から、爆発し膨張し終えたガスは排気バルブからシリンダの外へ。

※2ストロークサイクルエンジンでは バルブを使わず、ピストンのストローク途中にシリンダに空いた穴から 吸気と排気をする。

直線往復運動を回転に
爆発を受け止めるのが ピストンで シリンダ内を右往左往させられる。 そのピストンの動きを回転力に変えるのがクランクシャフトでコネクテイングロッドで連結される  シリンダはエンジン本体にくり抜かれてあり クランクシャフトはエンジン本体の軸受け穴で支えられ 回転力をエンジン外に伝える

パワーの言い回し
排気量2000cc とか表記されるのは シリンダの内容積(径x径x3.14÷4xストローク(cm))x(4)気筒を表示していて エンジンの出力の目安として 書かれている。

いろんな目的に合ったエンジンを  多くの発明家が開発してきたが、自動車用にはガソリンを燃料としたレシプロエンジンがほとんどである。他の動力源の 蒸気機関(外燃)やガスタービンエンジンは 自動車の行動とマッチしないので全く使われない。

爆発は発熱
レシプロエンジンは内燃機関なのだ といえども 発熱で温度が上がってきて 不具合を発生してくる なので冷却しなければならない その 冷却のやり方に 空気を吹き付けて冷やす 空冷式。 水タンクを巻き付けて冷やす 液冷式 がある

発熱は冷やすべき
空冷式はエンジンの出力の一部を送風機に送って空気でエンジンを冷却する。Po社が自社のアイデンテイテイとこだわり続けた空冷式  構造が簡単でエンジンを軽く出来る のだが エンジン音が大きく 大衆受けしない音だった 管理人的に表現すると ドサッドサッドサドサドサドサ・・・・?。

液冷式はエンジンに巻き付けた水タンク(ジャケット?)とラジエター間をホースでつなぎ、ポンプで液を循環させて ラジエターをファン(送風機)で空気冷却する ポンプもファンも出力の一部を使う。冷却がまんべんなく出来、高出力可能。 排ガスを吐き出す時の排気音は 消音器(マフラー)で調律出来る 静か。 そう ジャケットマフラーをしょっているのです。 当然重いです。

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